CAPÍTULO 1 A DOENÇA DAS CÉLULAS FALCIFORMES

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1 CAPÍTULO 1 1 A DOENÇA DAS CÉLULAS FALCIFORMES Fenótipos, genótipos e haplótipos A doença causada pelas células falciformes se caracteriza por um conjunto de sinais e sintomas provocados pela deformação de milhões de eritrócitos com hemoglobina S (Hb S) induzidos pela desoxigenação. Esses eritrócitos com Hb S quando oxigenados (oxi-hb S) se apresentam morfologicamente normais ou discóides no sangue; eventualmente podem ser observados alguns eritrócitos afoiçados ou falcizados (figura 1). Entretanto, há situações que serão discutidas ao longo dos capítulos deste livro em que o processo de falcização é muito intenso devido à elevada concentração de Hb S desoxigenada (desoxi-hb S), conforme mostra a figura 2. O primeiro relato a respeito da doença das células falciformes data de 1910, quando J.B. Herrick publicou um artigo científico na revista americana Arquivo de Medicina Interna sobre a presença de eritrócitos com a forma de foice em um paciente negro com anemia grave, icterícia, e fortes dores nas articulações. A partir desse artigo outras publicações de casos semelhantes foram divulgadas, inclusive identificando a origem hereditária das células falciformes (Neel, 1949). Entretanto, todas essas comunicações destacavam a diversidade clínica da doença com relação à gravidade e ao desenvolvimento da patologia. Todavia, todos os trabalhos descritos até 1949 apresentavam a doença das células falciformes pelas características visíveis do processo anêmico específico, associado à presença de células falcizadas no esfregaço de sangue periférico, e com notável prevalência entre negros ou descendentes africanos. Essa associação de características muito semelahntes forneciam o fenótipo de uma doença que era causada pelas células falciformes, e por isso essa patologia hematológica passou a ser conhecida por doença das células falciformes. Não obstante, ainda continuava sem explicação convincente a grande diversidade clínica e hematológica entre os doentes falcêmicos. No ano de 1949 Linus Pauling juntamente com seus colegas de laboratório conseguiram separar por meio de

2 2 eletroforese a hemoglobina anormal que causava a falcização eritrocitária, que foi denominada por "sickle hemoglobin" (ou hemoglobina falcizante). Para facilitar a divulgação científica desta hemoglobina anormal tomou-se por referência a primeira letra da palavra "sickle", surgindo então a Hb S. O processo eletroforético foi de grande importância para o entendimento clínico, genético e hematológico dos doentes falcêmicos, pois sua aplicação permitiu explicar que a diversidade clínica e hematológica estava relacionada com a concentração da Hb S, bem como sua associação com outras hemoglobinas. Assim foram identificadas várias situações da doença em que a concentração da Hb S era variável. Hb S com concentrações próximas de 95-98% foi geneticamente caracterizada por Hb SS e a doença foi especificamente denominada por anemia falciforme. Outros pacientes que, além de células falciformes continham também eritrócitos microcíticos e hipocrômicos, apresentavam em suas eletroforeses a Hb S associada com Hb Fetal, ou Hb F, e por isso identificados como Hb SF, foram caracterizados como doentes da anemia micro-drepanocítica e atualmente são conhecidos por Hb S / talassemia beta ou Hb S / β tal. Com o passar do tempo, o aperfeiçoamento técnico da eletroforese permitiu a identificação de associações de Hb S com outras hemoglobinas variantes, e assim foram descritas as Hb SC, Hb SD e Hb SO Arábia; essas associações foram nominadas por doenças falciformes SC, SD e SO Arábia, respectivamente. Outras interações mais raras como são os casos da anemia falciforme associada à talassemia alfa pela presença de Hb S e Hb H conjuntamente, e entre Hb S e Hb Fetal elevada caracterizada por persistência hereditária de Hb Fetal (PHHF), foram denominadas por Hb SS / Talassemia alfa e Hb S / PHHF. Finalmente, o caso mais comum é a presença concomitante da Hb S e Hb A (Hb AS) no portador do traço falcêmico, ou heterozigoto falcêmico, clinicamente assintomático e com eritrograma normal, onde a concentração da Hb S é menor que a Hb A. Essas associações de Hb S com outras frações normais e anormais de hemoglobinas, inicialmente estabelecidas por eletroforeses de hemoglobinas, e confirmadas por estudos nos familiares desses pacientes caracterizaram os diferentes genótipos da doença das células falciformes (figura 3). Dessa forma, o conjunto dos resultados laboratoriais e sintomas clínicos permitiram diferenciar adequadamente os genótipos de Hb S (tabelas 1 e 2).

3 3 Durante anos os casos clínicos de doenças das células falciformes foram classificados sem que fossem conhecidas as causas que deram origem à Hb S. Em 1956, Ingram estabeleceu quimicamente pela técnica de "fingerprinting" de peptídeos (figura 4) a diferença entre Hb A e Hb S. Constatou que se devia à mutação do sexto aminoácido da globina beta o ácido glutâmico pela valina, assim representado (Hb S: β6 Glu Val). Em 1978 Kan e Dozy descreveram a seqüência de bases nitrogenadas do gene da globina beta normal (Hb A) e da globina beta S (Hb S). Em 1980 esses mesmos pesquisadores estudaram a evolução da Hb S por meio de técnicas de biologia molecular em vários doentes falcêmicos e concluíram que apesar da mutação da Hb S ser a mesma em todos eles, haviam diferenças entre as seqüências de bases nitrogenadas ao longo do agrupamento de genes da globina beta, sem que essas seqüências diversificadas influenciassem na síntese da hemoglobina S. Esses estudos realizados por fracionamento das seqüências de bases induzidos por enzimas extraídas geralmente de bactérias (endonucleases), permitiram estabelecer que a Hb S originou em pelo menos três regiões da África: Senegal, Benin e Bantu. Atualmente acredita-se que além destas três regiões, outras duas regiões, uma na África (Camarões) e outra na Ásia (Arábia e Índia) também sofreram o impacto da mutação da Hb S. Essa diferenciação antropológica identificada por técnicas de biologia molecular entre pessoas doentes com Hb S é conhecida por haplótipos. Até o presente são conhecidos os haplótipos Benin, Bantu, Senegal, Camarões, Árabe- Indiano e Atípicos. Os estudos antropológicos e hematológicos realizados com pacientes com anemia falciforme (Hb SS) e submetidos às análises de seus haplótipos, revelaram que os haplótipos Benin e Bantu estão relacionados com maior grau de anemia quando comparados com os haplótipos Senegal, Camarões e Árabe-Indiano (tabela 3).

4 As células falciformes 4 As células falciformes são mais frágeis que os eritrócitos normais na corrente sangüínea e, por essa razão, vivem menos que o tempo médio de 120 dias. Os eritrócitos falcêmicos tem suas lesões intensificadas na relação direta com o aumento da concentração da Hb S intra-eritrocitária. Assim, na anemia falciforme onde a concentração da Hb S é superior a 90%, o período médio de vida dos eritrócitos falcêmicos é de aproximadamente 30 dias. As causas e conseqüências da falcização, que serão apresentadas com mais detalhes nos capítulos seguintes, se devem de uma forma geral à deformação patológica das células falciformes e à sua precoce destruição motivada pelo ataque da membrana celular por várias espécies de radicais livres gerados durante a degradação da Hb S desoxigenada. Como resposta fisiológica natural à reposição de eritrócitos precocemente retirados da circulação na doença das células falciformes, a eritropoiese medular se torna hiperativa. Devido ao desequilíbrio anormal entre a produção de eritrócitos pela medula óssea e a destruição acentuada das células falcêmicas no sangue periférico, ocorre a liberação de células imaturas (reticulócitos) e jovens (eritroblastos) para o sangue circulante, resultando em reticulocitose e presença de eritroblastos no esfregaço de sangue periférico (figuras 5 e 6). Na corrente sangüínea os eritrócitos falcizam e desfalcizam reversivelmente conforme ganham e liberam o oxigênio. Geralmente há células que, após seguidos processos de falcização e desfalcização, ao se falcizarem, assim permanecem, mesmo que haja oferta de oxigênio; são as células falciformes irreversíveis (figura 7). Quando o número de células falcizadas irreversivelmente permanece abaixo de 5% do conteúdo total de eritrócitos em circulação, o fluxo da circulação de sangue não sofre descontinuidade no seu processo fisiológico. Entretanto, quando o número de células falcizadas irreversivelmente é maior que 5%, tem início o processo de alteração do fluxo sangüíneo. O excessivo número de eritrócitos falcizados irreversivelmente se caracteriza pela sua morfologia achatada e tentacular (figura 8) fato que os fazem aderirem com maior facilidade ao endotélio vascular, e entre elas próprias, promovendo a obstrução do fluxo sangüíneo especialmente nos pequenos capilares que ligam as veias às artérias. As conseqüências dessas oclusões vasculares são caracterizadas por pequenos infartos teciduais e dores agudas nas regiões atingidas. É evidente que vários

5 5 fatores tem influência na intensidade das lesões, porém a concentração da deoxi- Hb S intra-eritrocitária se põe como principal indutor desse processo patológico, razão pela qual a diversidade clínica da doença das células falciformes é sempre motivo da necessária qualificação do genótipo da doença. Principais evidências clínicas A doença falciforme (DF) compreende um grupo de hemoglobinopatias com repercussão clínica significante, caracterizada pela herança do gene falciforme em pelo menos um dos pais. Os principais genótipos que compõem a DF resultam da homozigose para o gene da Hb S ou anemia falciforme, e da heterozigose composta entre o gene da Hb S e outras variantes como Hb C e Hb D, bem como na interação com a talassemia beta. Além disso, indivíduos com anemia falciforme podem ser portadores de talassemia alfa e persistência hereditária da hemoglobina fetal (PHHF). O conhecimento dos diferentes genótipos da DF faz-se necessário em virtude de suas implicações no quadro clínico e prognóstico dos pacientes. O fenótipo expressado nesta doença também sofre influência dos diferentes haplótipos do gene falciforme e seus efeitos pleiotrópicos. As manifestações clínicas decorrentes das síndromes falciformes são extremamente variáveis entre os pacientes e no mesmo paciente ao longo de sua vida. Anemia e fenômenos vaso-oclusivos são as complicações mais freqüentes que determinam o quadro clínico destes pacientes, caracterizado basicamente por exacerbações ou "crises", entremeados por períodos relativamente assintomáticos, e complicações crônicas que podem acarretar disfunção orgânica grave e seqüelas permanentes. Os sintomas começam a aparecer ainda no primeiro ano de vida, com a diminuição da concentração de Hb Fetal nos eritrócitos. Na primeira década de vida, predominam complicações agudas como infecções, síndrome torácica aguda (STA), seqüestro esplênico e acidente vascular cerebral (AVC). No paciente adulto grande parte das intercorrências clínicas decorre de lesões orgânicas crônicas, como insuficiência renal, doença pulmonar e insuficiência cardíaca, efeitos tardios de lesões cerebrovasculares prévias, disfunção hepática e das vias biliares, seqüelas motoras resultantes do comprometimento do sistema músculo-esquelético,

6 6 entre outros. A crise dolorosa é a complicação mais comum, sua freqüência e intensidade são altamente variáveis entre os pacientes, e podem ocorrer isoladamente ou acompanhando fatores predisponentes como infecção, desidratação, alteração brusca de temperatura, estresse físico ou emocional. Algumas manifestações clínicas são mais comuns em determinados genótipos, como a retinopatia nos pacientes com Hb SC e necrose avascular de cabeça de fêmur na anemia falciforme associada à talassemia alfa. Por essa razão a abordagem e acompanhamento do paciente com doença falciforme devem ser multidisciplinares envolvendo além do hematologista, pediatras, cardiologistas, cirurgiões, ortopedistas, oftalmologistas, obstetras, psiquiatras, e sub-especialidades dentro de cada uma destas disciplinas. Além dos problemas médicos, a DF tem repercussão em vários aspectos da vida do paciente, como interação social, relações conjugais e familiares, educação e emprego. Nos países subdesenvolvidos somam-se às dificuldades já mencionadas, a precária assistência à saúde dispensada às populações carentes. Nos países desenvolvidos, os indivíduos com DF sobrevivem em geral além da quinta década de vida, a mortalidade na infância é reduzida e a principal causa de óbito é a síndrome torácica aguda. No entanto, nas regiões que não implementaram medidas preventivas como triagem neonatal e administração precoce de penicilina profilática na infância, as infecções continuam liderando as causas de óbito. O tratamento dos portadores de DF consiste basicamente em analgesia nas crises dolorosas, suporte transfusional esporadicamente ou regularmente (p.ex. AVC), indução da síntese de Hb Fetal com hidroxiuréia e butiratos, e medidas específicas para os diversos tipos de complicações que ocorrem nestes pacientes. O transplante de medula óssea embora sendo a única possibilidade de cura para esta doença, é um procedimento que envolve alta morbidade e mortalidade e sua indicação deve ser precoce e precisa.

7 Tabela 1 - Genótipos de Hb S relacionados com alterações laboratoriais. 7 Genótipos Hb (g/dl) Média (variação) SS 7,0 (SS e SF) * (5-9) S/β 0 Tal. 8,0 (SF) * (7-10) Htc (%) Média (variação) 22 (18 30) 25 (20 35) VCM Hb S % Hb F % Hb A % N Zero D Zero S/β + Tal. (SFA) 9,0 (8-11) SD 10 (SD) * (8 12) SS/Tal α 8,0 (SFH) * (6 10) SC 11 (SC) * (9 13) S/PHHF 12 (SF) * (10-14) AS ( ** ) (AS) * 13 (12-16) 30 (25 35) 30 (25 35) 30 (25 30) 30 (25 30) 35 (30 40) 40 (38 50) D N HbD: D HbH: 1 a 10% N HbC: N Zero N (*) Principais frações de hemoglobinas identificadas por eletroforese alcalina. (**) O genótipo da Hb AS não é considerado como doença das células falciformes. Foi incluído apenas para efeito de comparação. O portador de Hb AS é assintomático.

8 8 Tabela 2 - Alterações eritrocitárias mais comuns nos diferentes genótipos da doença das células falciformes. Genótipo SS Alterações eritrocitárias mais comuns Células falcizadas e em alvo. Hipocromia e policromasia. Eritroblastos. Corpos de Howell Jolly. Reticulocitose (*). Corpos de Heinz (*). S/β Tal (**) Células falcizadas, microcitose, dacriócitos e células em alvo. Hipocromia e policromasia. Reticulocitose (*). SS/ α Tal. Anisocitose, microcitose, hipocromia e policromasia. Poucas células falcizadas. SC Anisocitose, poiquilocitose, células em alvo, cristais de Hb C, hipocromia. Poucas células falcizadas. SD Anisocitose, poiquilocitose, hipocromia. Poucas células falcizadas. S/PHHF Discreta anisocitose e anisocromasia. Poucas células falcizadas. AS (***) Normocitose e normocromia. (*) Visíveis quando coradas com azul de crezil brilhante a 1%. (**) Inclui os genótipos S/β 0 Tal. (ou SF) e S/β + Tal. (ou SFA). (***) O genótipo AS não é considerado como doença falciforme. Foi incluído apenas para efeito de comparação.

9 9 Tabela 3 Relação entre a gravidade da anemia falciforme (Hb SS) com os diferentes haplótipos de Hb S. Haplótipos de Hb S Hb total Hb Fetal Gravidade Clínica (g/dl) (%) Bantu 5,0 8, Benin 7,0 8, Senegal 8,0 9, Camarões 8,0 9, Árabe-Indiano ~ Atípica ~ variável (++++) muito grave; (+++) grave; (++) moderado; (+) discreto

10 10 Figura 1 Esfregaço de sangue periférico de paciente com anemia falciforme controlada, mostrando maior número de eritrócitos discóides em relação aos falcizados.

11 11 Figura 2 Esfregaço de sangue periférico de paciente com anemia falciforme, coletado durante crise dolorosa, mostrando eritrócitos discóides com equinocitose e vários eritrócitos falcizados.

12 12 Figura 3 Família com o gene da Hb S. A primeira amostra à esquerda é o pai, portador de Hb AS, a última à direita é a mãe, também portadora de Hb AS. Dos quatro filhos, um herdou somente os genes de Hb A do pai e da mãe (Hb AA), um herdou os genes de Hb S do pai e da mãe (Hb SS), e dois herdaram um gene de Hb S e um gene de Hb A dos pais (Hb AS).

13 13 Figura 4 Fingerprints (eletroforese associada a cromatografia em papel de filtro) de péptidos obtidos após digestão de tripsina das globinas de Hb AA e Hb SS. A seta 1 indica o péptido normal que contém os onze primeiros aminoácidos da globina beta normal. A seta 2 mostra no digerido tríptico da globina de Hb S que o péptido está em posição diferente à da Hb A (círculo pontilhado). A análise dos aminoácidos que compõe esse péptido revelou que o sexto aminoácido (ácido glutâmico) fora substituído por outro diferente (valina).

14 14 Figura 5 Reticulocitose em amostra de sangue periférico de paciente com anemia falciforme, caracterizando eritropoiese acentuada.

15 15 Figura 6 Presença de eritroblasto ortocromático em amostra de sangue periférico de paciente com Hb S/ talassemia beta.

16 16 Figura 7 Células falciformes irreversíveis. Essas células tem a forma característica de foice, com acentuado alongamento eritrocitário devido à formação de polímeros de moléculas de Hb S desoxigenada.

17 17 Figura 8 Microscopia eletrônica de varredura de células falcizadas obtidas de sangue de paciente com anemia falciforme. Observar as formas achatadas e os prolongamentos tentaculares dessas células.